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• Manuel Alejandro

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Universidad La Serena Facultad De Ingeniería Departamento De Minas

“Laboratorio N°2 De Mecánica De Rocas”

Nombre: Gonzalo Pozo R. Asignatura: Mecánica de Roca Profesor: Federico Brunner M. Ayudante: Claudio Fredes

INTRODUCCIÓN La densidad es una de las propiedades importantes de la roca, la cual a partir de ella en conjunto con las propiedades geomecánicas se determinan finalmente el diseño o el tipo de explotación mas apropiada para extraer el mineral. En este laboratorio usaremos pequeñas muestras de roca las cuales se medirá su peso y volumen, y a partir de estos calcularemos la densidad que por métodos estadísticos se obtendrá una media y una desviación estandar que se debe encontrar dentro de una rango para hacer el dato válido de la densidad. Las muestras son extraídas de un trozo de roca caliza que con un mazo se obtienen 10 muestras de tamaño similar para empezar la experiencia. El análisis de macizos rocosos siempre a sido un factor primordial para llevar a cabo las excavaciones mineras, donde por vía de clasificaciones geomecánicas se puede llegar a caracterizar un tipo de macizo rocoso en función de un parámetro de evaluación adecuado, el cual será un aporte en el diseño, como así también, en la construcción de labores subterráneas. Es importante mencionar, que es conveniente buscar un método rápido que sea aplicable en terreno y además confiable para tener una primera idea del macizo rocoso que se está evaluando, donde estas características son cumplidas al aplicar la metodología del índice de carga puntual.

EXPERIENCIA 2

DETERMINACION DE LA DENSIDAD

Este primer laboratorio tiene como finalidad la determinación de una densidad de una roca. En esta ocasión ocuparemos una roca Caliza. De la muestra original se tomaron 10 muestras, lo mas representativa posible, donde se medirá su peso y volumen respectivamente para obtener la densidad promedio. Para la medición del volumen se realizó mediante una probeta, para la cual teníamos el volumen inicial y luego al introducir cada muestra se tomaba la diferencia de volumen existente como el volumen de la muestra

Muestras 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Peso [gr] 42 34 27 35 51 39 34 50 32 33 62 56 36 18 20

Volumen [cc] 20 10 10 15 15 15 15 20 15 10 25 20 15 5 10

Densidad [gr/cc] 2,1 3.4 2,7 2,3 3,4 2,6 2,3 2,5 2,1 3,3 2,5 2,8 2,4 3,6 2

Se obtiene una densidad final δ= 2,61428571 gr/ cc para la muestra de caliza

Propiedades de la Caliza - Geomecánicas

Propiedades Geomecánicas de la Caliza Resistencia Compresión Simple Resistencia Tensional Resistencia a la Tracción Densidad Real Porosidad Absorción cohesión Angulo de Fricción

40-3300 [ kp/cm2] 38 [ Mpa ] 26–63 [Kg/cm2] 2,67 [ gr/cm3 ] 1,70% 0,65% 114 [ Mpa ] o 35 – 50

- Mineralógicas La caliza es una roca de tipo sedimentaria, la cual presenta una formula química CaMg(CO3)2. Formada mineralogicamente por carbonatos, principalmente carbonatos de calcio presentando una textura no clástica química, además de Cristales prismáticos, escalenoédricos y romboédricos donde se puede presentar una combinación de ellos. Cuando presenta una gran proporción de carbonatos de magnesio se le denomina Dolomita.

EXPERIENCIA 3

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN UNIAXIAL

INDICE DE CARGA PUNTUAL En este laboratorio se analizarán las muestras según el criterio de “índice de carga puntual” donde se medirá según muestras representativa de la caja de sondaje y trozos de roca caliza, donde las 2 medirán en la maquina de índice de carga puntual.

Sondajes Se debe posesionar el testigo dentro de la máquina de carga puntual y verificar que esté en cero los marcadores y luego así vía la gata hidráulica, presionar el testigo hasta que se “rompa” y tomar la medida que marco. Se repite en este caso 5 veces para sacar una ponderación mas adecuada, donde previamente se debe tomar el largo del testigo y su respectivo diámetro de la muestra.

Ensayos para muestras regulares, probeta cilíndrica de diámetro distinto de 50 mm:

Ф= 52,85 mm

L= 74,3 mm

Is = P / Ф2

Ensayo directo de resistencia a la compresión uniaxial:

RCUprom = 100 MPa

EXPERIENCIA 4

DETERMINACIÓN DE RCU MEDIANTE MARTILLO SCHMIDT Se tomó una muestra, se marcaron 10 puntos y sobre ellos se aplicó este método, aplicando el martillo a -90 º. Se lee el número de rebotes dado en una graduación en el mismo martillo.

MUESTRA MASA (gr) VOLUMEN (ml) DENSIDAD (gr/cc) 1 39,2 15 2,613333333 2 19,2 5 3,84 3 42,3 15 2,82 4 37,4 15 2,493333333 5 25,3 5 5,06 6 12,4 10 1,24 7 5,2 5 1,04 8 12,5 10 1,25 9 12,5 10 1,25 10 10 10 1

Densidad promedio de la roca = 2,26 gr/ cc

Al parecer, las mediciones estuvieron mal hechas, por lo que se ocupará la densidad de la segunda experiencia. (2.6143 gr/cc)

PTO

REBOTE 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

36 31 35 35 29 33 42 42 38 31

Número de rebotes promedio= 35

Log10 ( JCS) = 0,00088*ϒ*R + 1,01

JCS: resistencia a la compresión uniaxial ( MPA) ϒ: densidad de al roca ( KN/ M3) R: número de rebotes

R

CORRECCIÓN ( -90) 20 30 40 50

+3,4 +3,1 +2,7 +2,2

Como el número de rebotes es 35 debemos interpolar el valor en la tabla, con lo cual el valor de la corrección es 2,9. R corregido = 35+ 2,9 = 37,9

Log (JCS) = 0,00088* 2,61428571 *9.8 *37,9 + 1,01 JCS = 73.19 Mpa = RCU

EXPERIENCIA 5

RESISTENCIA TENSIONAL (Método brasileño) Este ensayo consiste en someter a compresión diametral una probeta cilíndrica, igual a la definida en el ensayo Marshall, aplicando una carga de manera uniforme a lo largo de dos líneas o generatrices opuestas hasta alcanzar la rotura. Esta configuración de carga provoca un esfuerzo de tracción relativamente uniforme en todo el diámetro del plano de carga vertical, y esta tracción es la que agota la probeta y desencadena la rotura en el plano diametral

La probeta es cargada a compresión según un plano diametral vertical de la misma. Para poder cargar la probeta a compresión en un plano diametral vertical, se requiere un dispositivo de sujeción de la probeta a través del cual se materialice dicho plano de carga. La solución teórica de la distribución de tensiones dentro de una probeta cilíndrica está basada en el análisis de un material de comportamiento elástico y lineal. Cuando una probeta cilíndrica es sometida a compresión diametral desarrolla un estado de tensiones bidimensional en su interior. La carga aplicada a lo largo de dos generatrices diametralmente opuestas describe planos principales de tensiones, uno horizontal y otro vertical. Particularmente en el plano vertical se produce una tensión variable de compresión y una tensión teóricamente uniforme de tracción.

σt = 2*P/(π*w*D) = lbf/pulg² =PSI p: carga de ruptura (lbf) W: altura disco (mm) D: diámetro (mm)

muestra

Φ (mm)

w (mm)

ruptura (lbf)

1

53,4

26,2

3000

2

53,4

28,5

1000

σt1 = 2*1000/(π*26,2*53,4) = 293 PSI

σt2 = 2*3000/(π*28,5*53,4) = 810 PSI

CLONCLUSIÓN

Como primera observación es destacable la simpleza como se puede determinar una propiedad tan importante como la densidad de la roca en base a una balanza y una probeta con agua. Por último, destacar las propiedades geotécnicas que posee la caliza ya que tiene una gran resistencia a la compresión, buena cohesión y un ángulo de fricción básico aceptable. Con respecto a la resistencia a la carga puntual por su estructura la hace más vulnerable a la fractura a menor carga. El análisis de propiedades mecánica de la roca es un factor de mucha importancia ya que estas propiedades nos sirven para aplicar un determinado diseño de excavación en las rocas, siendo el análisis de roca, un método económicamente alto. El método de esta experiencia de “Índice De Carga Puntual” es un método fácil, económico y práctico ya que es muy factible de realizar en terreno, lo cual puede ser de gran ayuda para tener un conocimiento básico del comportamiento que va presentando el macizo rocoso que se está evaluando.

INDICE 

Determinación de la densidad de la roca



Determinación de la resistencia a la compresión uniaxial mediante carga puntual



Determinar la resistencia a la compresión uniáxica mediante martillo Schmidt



Determinación de la resistencia tensionar